JP6593038B2 - Rotating electric machine - Google Patents
Rotating electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP6593038B2 JP6593038B2 JP2015171358A JP2015171358A JP6593038B2 JP 6593038 B2 JP6593038 B2 JP 6593038B2 JP 2015171358 A JP2015171358 A JP 2015171358A JP 2015171358 A JP2015171358 A JP 2015171358A JP 6593038 B2 JP6593038 B2 JP 6593038B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- coil
- insulating paper
- holding member
- insulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/16—Synchronous generators
- H02K19/26—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings
- H02K19/28—Synchronous generators characterised by the arrangement of exciting windings for self-excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
- H02K7/1807—Rotary generators
- H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
- H02K7/183—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines wherein the turbine is a wind turbine
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
- H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/02—Synchronous motors
- H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
- H02K19/12—Synchronous motors for multi-phase current characterised by the arrangement of exciting windings, e.g. for self-excitation, compounding or pole-changing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
- H02K3/527—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K19/00—Synchronous motors or generators
- H02K19/02—Synchronous motors
- H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
- H02K19/103—Motors having windings on the stator and a variable reluctance soft-iron rotor without windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
- H02K2203/12—Machines characterised by the bobbins for supporting the windings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Synchronous Machinery (AREA)
Description
本発明は、ステータ側で発生した磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータを備える回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine including a rotor in which a plurality of salient pole portions wound with a coil interlinked with magnetic flux generated on a stator side are arranged in the circumferential direction.
ハイブリッド車両等に搭載される回転電機として、通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータと、を備える回転電機が用いられている。このような、ロータの突極にコイルが巻かれる回転電機は、ロータの回転時にコイルに大きな遠心力が作用するため、ロータのスロットからコイルが意図せず飛び出すおそれがある。 As a rotating electrical machine mounted on a hybrid vehicle or the like, a stator having an armature coil that generates a magnetic flux by energization, and a rotor in which a plurality of salient pole portions wound with a coil interlinking magnetic flux are arranged in the circumferential direction, Is used. In such a rotating electrical machine in which a coil is wound around a salient pole of a rotor, a large centrifugal force acts on the coil when the rotor rotates, and thus the coil may unintentionally jump out of the slot of the rotor.
これに対し、従来の回転電機として、特許文献1に記載されたものが知られている。特許文献1に記載の回転電機は、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを防止するために、隣接し合う突極間にT字形状の保持部材を設けている。
On the other hand, what was described in
この保持部材は、ロータの径方向外方に延びる脚部と、この脚部の外周側端部からロータの周方向の両側に延びてコイルを外周側から支持する梁部と、を有しており、脚部の内周側端部をロータコアに係止するとともに、梁部の端部をロータの突極に係止することで、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを防止している。この保持部材は、遠心力に抗してコイルを確実に保持できるように、梁部および脚部を太く形成している。 The holding member includes a leg portion that extends radially outward of the rotor, and a beam portion that extends from the outer peripheral side end portion of the leg portion to both sides in the circumferential direction of the rotor to support the coil from the outer peripheral side. In addition, the end of the inner peripheral side of the leg is locked to the rotor core, and the end of the beam is locked to the salient pole of the rotor, thereby preventing unintentional coil jumping out of the rotor slot. . In this holding member, the beam portion and the leg portion are formed thick so that the coil can be reliably held against the centrifugal force.
しかしながら、特許文献1に記載の従来の回転電機は、保持部材の梁部や脚部を太く形成しているため、ロータにおける梁部や脚部の占有率が大きいと、コイルの占有率が小さくなってしまい、適切なトルクが得ることができないという問題があった。
However, since the conventional rotating electric machine described in
そこで、本発明は、ロータのコイルの占有率を確保してトルクの低下を抑制でき、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを保持部材により防止することができる回転電機を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can secure a occupancy ratio of a coil of a rotor and suppress a decrease in torque, and can prevent unintentional jumping of a coil from a rotor slot by a holding member. It is said.
上記課題を解決する回転電機の発明の一態様は、通電により磁束を発生させる電機子コイルを有するステータと、前記磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータと、を備える回転電機であって、前記ロータの隣接し合う突極部の間に配置される絶縁紙を備え、前記絶縁紙は、前記突極部側で支持される支持部と、前記支持部と接続し前記突極部の間の回転軸側の底部で支持される脚部とを有し、前記ロータに巻かれるコイルは、液状の固化材によって固定され、前記絶縁紙は、周方向に隣接する前記ロータに巻かれるコイルの間に配置されて、前記固化材により、周方向に隣接する前記ロータに巻かれるコイルそれぞれの周方向側面と前記脚部とが固定されていることを特徴とする。 According to one aspect of the invention of a rotating electrical machine that solves the above problem, a stator having an armature coil that generates a magnetic flux when energized, and a plurality of salient pole portions around which the coil that links the magnetic flux is wound are arranged in parallel in the circumferential direction. an electric motor comprising a rotor are, and includes an insulating paper that will be disposed between the salient poles adjacent each other of said rotor, said insulating sheet includes a support portion supported by the salient pole portion, wherein connected to the support portion and a leg portion supported by the bottom of the rotating shaft side between the salient poles, a coil wound on the rotor, fixed by solidifying material liquid, the insulating paper, It is arrange | positioned between the coils wound on the said rotor adjacent to the circumferential direction, and the circumferential direction side surface and said leg part of each coil wound on the said rotor adjacent to the circumferential direction are being fixed with the said solidification material. It is characterized by.
本発明によれば、ロータのコイルの占有率を確保してトルクの低下を抑制でき、ロータのスロットからの意図しないコイルの飛び出しを保持部材により防止することができる。 According to the present invention, it is possible to secure the occupancy ratio of the coil of the rotor and suppress a decrease in torque, and to prevent unintentional jumping of the coil from the slot of the rotor by the holding member.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図1〜図12は本発明の一実施の形態に係る回転電機を説明する図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1-12 is a figure explaining the rotary electric machine which concerns on one embodiment of this invention.
図1において、回転電機1は、ダブルロータ形式の回転電機として構成されており、円筒形状に形成されたステータ100と、このステータ100よりも回転軸1C側に設けられた第2のロータとしてのアウタロータ200と、このアウタロータ200よりも回転軸1C側に設けられた第1のロータとしてのインナロータ300とを備えている。アウタロータ200およびインナロータ300は、回転軸1Cを回転中心として相対回転可能にそれぞれ支持されている。なお、図1は機械角360度のうちの180度分(1/2)の径方向断面図を図示している。インナロータ300は、本発明におけるロータを構成している。
In FIG. 1, a rotating
ステータ100はステータコア101を備えており、このステータコア101には、軸心に向かう径方向に延伸されている複数本のステータティース102が周方向に並列されている。このステータティース102は、後述するアウタロータ200の磁路部材201の外周面201aにエアギャップG1を介して内周面102a側を対面させるように形成されている。
The
このステータ100は、ステータティース102の側面102b間をスロット103として、三相交流のW相、V相、U相に対応する電機子コイル104が納められている。電機子コイル104は分布巻きによりステータティース102に巻き回されている。電機子コイル104は、通電により磁束を発生させる。
In this
ステータ100は、この電機子コイル104に三相交流が供給されることで、周方向に回転する回転磁界を発生し、発生した磁束をアウタロータ200やインナロータ300に鎖交させることによりこれらアウタロータ200およびインナロータ300をそれぞれ回転駆動させる。
When the three-phase alternating current is supplied to the
アウタロータ200は、透磁率の高い鋼材などの軟磁性体からなる磁路部材201と、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂等の磁束を通さない非磁性体からなる非磁性部材202とを有する。磁路部材201および非磁性部材202は軸線方向に延伸されている。なお、軸線方向は、回転軸1Cが延伸する方向と同じ方向を示す。
The
磁路部材201は、周方向で非磁性部材202に対向するポールピース部201Aと、非磁性部材202のステータ側とインナロータ側とにおいて隣り合うポールピース部201Aを接続するブリッジ部201Bとを有する。
The
ポールピース部201Aとブリッジ部201Bとは、一体形成されている。したがって、磁路部材201は、ポールピース部201Aとブリッジ部201Bとが一体形成された一体コアとして構成されている。一体コアとして構成された磁路部材201は、複数の電磁鋼板を軸線方向に積層したものからなる。
The
非磁性部材202は、ポールピース部201Aおよびブリッジ部201Bで囲まれる空間に設けられている。したがって、本実施の形態のアウタロータ200は、軟磁性体のポールピース部201Aと非磁性部材202とが周方向に交互に配置されている。磁路部材201および非磁性部材202の詳細な構成については後述する。
The
アウタロータ200は、ステータ100のステータティース102の内周面102aと、後述するインナロータ300のロータティース302の外周面302aに対して、磁路部材201の外周面201aと内周面201bとが対面するように形成されている。
In the
このアウタロータ200は、ステータ100の電機子コイル104で発生し鎖交する磁束が磁路部材201のポールピース部201Aを効率よく通過する一方、非磁性部材202ではその磁束の通過を妨げる。このステータ100の電機子コイル104で発生する磁束は、アウタロータ200のポールピース部201Aを通過した後には、後述するように、インナロータ300のロータティース302の外周面302aに鎖交して、再度、アウタロータ200のポールピース部201Aを通過することにより、ステータ100に戻る磁気回路を形成する。
In the
このとき、アウタロータ200は、ステータ100に対して相対回転するので、磁束を通過させる磁路部材201のポールピース部201Aと磁束の通過を制限する非磁性部材202とが繰り返し切り換えられて磁気回路を形成する。
At this time, since the
このようにアウタロータ200が回転することで、電機子コイル104で発生する回転磁界の極数および周波数を変更させることができる。この変調された回転磁界とインナロータ300が同期回転することによりトルクが発生する。
As the
インナロータ300は、複数の電磁鋼板を軸線方向に積層したロータコア301を備えている。このロータコア301には、軸心から離隔する径方向に向かって延長されている複数本のロータティース(突極部)302が周方向に並列されている。ロータティース302は、アウタロータ200の磁路部材201の内周面201bにエアギャップG2を介して外周面302aを対面させるように形成されている。
The
このロータティース302は、誘導コイルIと界磁コイルFとからなるロータ巻線330を有している。誘導コイルIは、隣接するロータティース302の側面302b間をスロット303として、ロータティース302のアウタロータ200側に巻き付けられている。界磁コイルFは、隣接するロータティース302の側面302b間をスロット303として、ロータティース302の軸心側に巻き付けられている。すなわち、誘導コイルIは、スロット303においてインナロータ300の径方向外側に巻き付けられており、界磁コイルFは、スロット303においてインナロータ300の径方向内側に巻き付けられている。誘導コイルIと界磁コイルFとからなるロータ巻線330は、本発明におけるコイルを構成している。
The
誘導コイルIは、ロータティース302毎にインナロータ300の周方向において隣同士が逆向きの周回巻線となる集中巻に形成されて、インナロータ300の周方向に配列されている。この誘導コイルIは、磁束が鎖交することにより誘導電流を発生(誘起)する。
The induction coil I is formed in a concentrated winding in which each
界磁コイルFは、ロータティース302毎にインナロータ300の周方向において隣同士が逆向きの周回巻線となる集中巻になるように形成されて、インナロータ300の周方向に配列されている。この界磁コイルFは、界磁電流を供給されることにより励磁されて電磁石として機能する。
このように、誘導コイルIと界磁コイルFは、電流の向きが等しくなるように巻き回されている。
The field coils F are formed so as to be concentrated windings in which the adjacent windings are opposite to each other in the circumferential direction of the
Thus, the induction coil I and the field coil F are wound so that the current directions are equal.
ここで、図1の機械角180度分の8つの誘導コイルIを、回転方向(反時計方向)に誘導コイルI1〜I8と呼んで区別する。また、機械角180度分の8つの界磁コイルFを回転方向に界磁コイルF1〜F8と呼んで区別する。 Here, the eight induction coils I corresponding to the mechanical angle of 180 degrees in FIG. 1 are distinguished from each other by calling them induction coils I1 to I8 in the rotation direction (counterclockwise direction). In addition, eight field coils F corresponding to a mechanical angle of 180 degrees are distinguished from each other by being called field coils F1 to F8 in the rotation direction.
図2において、誘導コイルI1、I3、I5、I7と界磁コイルF1、F2、F3、F4は、ダイオードD1、D2と共に閉回路である整流回路C1を形成している。この整流回路C1において、3つ置きの誘導コイルI1、I5とダイオードD1が直列接続され、3つ置きの誘導コイルI3、I7とダイオードD2が直列接続され、界磁コイルF1、F2、F3、F4が直列接続されている。また、誘導コイルI1、I5、ダイオードD1からなる直列接続と誘導コイルI3、I7、ダイオードD2からなる直列接続は、両端部で並列接続された後、ダイオードD1、D2のカソード側で、界磁コイルF1、F2、F3、F4からなる直列接続に接続されている。このように、整流回路C1は、誘導コイルI1、I3、I5、I7で発生する交流の誘導電流をダイオードD1、D2でそれぞれ一方向に整流して界磁コイルF1、F2、F3、F4に直流界磁電流として供給するように結線された回路構成となっている。 In FIG. 2, induction coils I1, I3, I5, I7 and field coils F1, F2, F3, F4 together with diodes D1, D2 form a rectifier circuit C1, which is a closed circuit. In this rectifier circuit C1, every third induction coil I1, I5 and diode D1 are connected in series, every third induction coil I3, I7 and diode D2 are connected in series, and field coils F1, F2, F3, F4. Are connected in series. In addition, the series connection consisting of induction coils I1 and I5 and diode D1 and the series connection consisting of induction coils I3 and I7 and diode D2 are connected in parallel at both ends, and then the field coil on the cathode side of diodes D1 and D2. It is connected to a series connection composed of F1, F2, F3, and F4. In this way, the rectifier circuit C1 rectifies the alternating induction current generated in the induction coils I1, I3, I5, and I7 in one direction by the diodes D1 and D2, respectively, and directs the current to the field coils F1, F2, F3, and F4. The circuit configuration is wired so as to supply the field current.
また、誘導コイルI2、I4、I6、I8と界磁コイルF5、F6、F7、F8は、ダイオードD3、D4と共に閉回路である整流回路C2を形成している。この整流回路C2において、3つ置きの誘導コイルI2、I6とダイオードD3が直列接続され、3つ置きの誘導コイルI4、I8とダイオードD4が直列接続され、界磁コイルF5、F6、F7、F8が直列接続されている。また、誘導コイルI2、I6、ダイオードD3からなる直列接続と誘導コイルI4、I8、ダイオードD4からなる直列接続は、両端部で並列接続された後、ダイオードD3、D4のカソード側で界磁コイルF5、F6、F7、F8からなる直列接続に接続されている。このように、整流回路C2は、誘導コイルI2、I4、I6、I8で発生する交流の誘導電流をダイオードD3、D4でそれぞれ一方向に整流して界磁コイルF5、F6、F7、F8に直流界磁電流として供給するように結線された回路構成となっている。 The induction coils I2, I4, I6, and I8 and the field coils F5, F6, F7, and F8 together with the diodes D3 and D4 form a rectifier circuit C2 that is a closed circuit. In this rectifier circuit C2, every third induction coil I2, I6 and diode D3 are connected in series, every third induction coil I4, I8 and diode D4 are connected in series, and field coils F5, F6, F7, F8. Are connected in series. In addition, the series connection including the induction coils I2, I6 and the diode D3 and the series connection including the induction coils I4, I8 and the diode D4 are connected in parallel at both ends, and then the field coil F5 on the cathode side of the diodes D3 and D4. , F6, F7, F8 are connected in series. As described above, the rectifier circuit C2 rectifies the AC induced current generated in the induction coils I2, I4, I6, and I8 in one direction by the diodes D3 and D4, respectively, and directs the current to the field coils F5, F6, F7, and F8. The circuit configuration is wired so as to supply the field current.
この回路構成により、誘導コイルIで発生させた誘導電流を整流し界磁電流として界磁コイルFを励磁させることができるため、ロータティース302を電磁石として機能させることができる。
With this circuit configuration, the induction current generated by the induction coil I can be rectified and the field coil F can be excited as a field current, so that the
ここで、ダイオードD1、D2、D3、D4は、誘導コイルIや界磁コイルFを多極化させる場合でも、直列接続することにより使用数を抑えており、大量使用を回避するために、一般的なHブリッジ型の全波整流回路を形成するのではなく、それぞれ180度位相差になるように結線して、一方の誘導電流を反転させて半波整流出力する中性点クランプ型の半波整流回路を形成している。 Here, even when the induction coils I and the field coils F are multipolarized, the number of diodes D1, D2, D3, and D4 is reduced by using a series connection, and in order to avoid mass use, Rather than forming an H-bridge type full-wave rectifier circuit, the neutral-point-clamped half-wave rectifier outputs a half-wave rectified output by inverting one of the induction currents so that each phase is 180 degrees. A circuit is formed.
整流回路C1、C2の界磁コイルFは、隣接するロータティース302毎の巻付方向を逆向きにされている。このことから、磁気回路の一部を構成するインナロータ300の一つのロータティース302は、アウタロータ200のポールピース部201Aから誘導する方向となるS極を対面させる電磁石として機能するように磁化されている。また、隣接するもう一つのロータティース302は、磁束をアウタロータ200側に誘導する方向となるN極を対面させる電磁石として機能するように磁化されている。
In the field coils F of the rectifier circuits C1 and C2, the winding directions of the
ここで、回転電機1のトルクの発生原理を説明する。インナロータ300は、ステータ100からアウタロータ200を介して鎖交する磁束のうち、そのアウタロータ200の回転によって変調された磁束がインナロータ300の回転と同期して鎖交する。
Here, the principle of torque generation of the rotating
また、一方で、回転電機1は、インナロータ300の誘導コイルIに鎖交する磁束に、アウタロータ200により変調されずに(インナロータ300の回転に同期せずに)変動する成分が含まれており、これにより誘導コイルIに交流の誘導電流を発生させることができる。そして、その交流の誘導電流をダイオードD1、D2で整流して直流の界磁電流とし、界磁コイルFに通電することにより、ロータティース302を電磁石として機能させて界磁磁束を発生させることができる。このようにして、回転電機1はトルクを発生することができる。
On the other hand, in the rotating
なお、このとき、ステータ100のステータティース102からアウタロータ200のポールピース部201Aを介してインナロータ300のロータティース302に鎖交する磁束は、分布巻きした電機子コイル104に交流電源から電力供給して発生させる。
At this time, the magnetic flux interlinking from the
ところで、この電機子コイル104は、本実施の形態では分布巻きを採用するが、集中巻きを採用してもよい。集中巻きを採用する場合には、ロータティース302に鎖交する磁束に分布巻きのコイルで発生する場合よりも多くの高調波成分を重畳させることができる。この磁束に重畳される高調波成分は、磁束量の変動として作用するため、誘導コイルIに誘導電流を効果的に発生させることができ、より大きな界磁電流を界磁コイルFに供給して界磁磁束を発生させることができる。
By the way, this
これらのことから、回転電機1は、永久磁石を設けることなく、インナロータ300を電磁石トルク(回転力)により相対回転させることができる。このインナロータ300では、磁化方向(N極、S極)が周方向に向かって交互になるように並列されている電磁石としてロータティース302を機能させることにより、アウタロータ200およびステータ100との間で鎖交させる磁束をスムーズにスロット303を迂回させて受け渡すことができる。
For these reasons, the rotating
この回転電機1は、ステータ100に対してアウタロータ200が相対回転し、また、その回転するアウタロータ200(磁路部材201)を経由する磁束が鎖交されるインナロータ300が電磁石トルクにより相対回転されるので、アウタロータ200を低速回転させ、インナロータ300を高速回転させることができる。また、反対に、アウタロータ200を高速回転させ、インナロータ300を低速回転させることもできる。
In this rotating
この回転電機1は、ステータ100、アウタロータ200およびインナロータ300の構造に応じて上述の回転駆動に必要なトルクが発生するようになっている。具体的には、ステータ100の電機子コイル104の極対数をAとし、アウタロータ200の極数となるポールピース部201Aの数をHとし、インナロータ300の極対数となるロータティース(電磁石)302の極対数をPとしたときに、次式(1)を成立させる組み合わせとなる。
H=|A±P| ......(1)
In the rotating
H = | A ± P | (1)
この構造では、トルクを効果的に発生させてアウタロータ200とインナロータ300とをステータ100に対して効率よく相対回転させることができる。例えば、本実施の形態の回転電機1では、ステータ100の電機子コイル104の極対数A=4、アウタロータ200の極数H=12、および、インナロータ300のロータティース302の極対数P=8であり、上記の式(1)を満たしている。
With this structure, it is possible to effectively generate torque and to efficiently rotate the
図3に示すように、回転電機1は、ステータ100内にアウタロータ200が回転自在に収容されており、さらに、そのアウタロータ200内にインナロータ300が回転自在に収容されている。
As shown in FIG. 3, in the rotating
また、アウタロータ200の磁路部材201には、アウタ回転軸210が一体回転可能に連結されている。インナロータ300のロータコア301には、インナ回転軸310が一体回転可能に連結されている。これにより、回転電機1は、磁気変調原理を利用してアウタ回転軸210およびインナ回転軸310のそれぞれに動力を伝達することのできる磁気変調型二軸モータとして構成される。
Further, an outer
したがって、回転電機1は、例えばステータ100を遊星歯車機構のサンギヤ、アウタロータ200を遊星歯車機構のキャリヤ、インナロータ300を遊星歯車機構のリングギヤとして機能させることができ、機械式の遊星歯車機構と同等の機能を備えることができる。なお、本実施の形態に係る回転電機1は、アウタロータ200がキャリヤとして機能するよう構成される。
Therefore, the rotating
この構造により、回転電機1は、例えば、ハイブリッド自動車にエンジン(内燃機関)と共に駆動源として搭載する場合、アウタロータ200のアウタ回転軸210とインナロータ300のインナ回転軸310とをそれぞれ車両の動力伝達経路に直接連結して、ステータ100の電機子コイル104にインバータを介して車両のバッテリを接続することにより駆動源と共に動力伝達機構としても機能させることができる。
With this structure, for example, when the rotating
(アウタロータ)
図3、図4において、アウタロータ200は、上述した磁路部材201および非磁性部材202に加えて、鉄材からなるアウタ回転軸210と、円環状のフランジ215と、円筒状の円筒軸214とを備えている。
(Outer rotor)
3 and 4, the
アウタ回転軸210は、円柱状の小径部210Aと、この小径部210Aの他端部に連続するフランジ形状の大径部210Bとからなる。大径部210Bは、回転軸1Cを中心とした径方向が小径部210Aの径方向よりも大きく形成されており、軸線方向の他端部側で磁路部材201に対向している。
The outer
アウタ回転軸210の小径部210Aには、軸線方向の一端部から他端部に向かって、レゾルバリング221、レゾルバロータ220、リテーナ218が設けられている。レゾルバロータ220は、レゾルバリング221によって小径部210Aに一体回転自在に固定されている。
A
リテーナ218は、円環状に形成されており、その内縁部の軸線方向の一端部側の側面で、後述するラジアルボールベアリング21の外輪を支持している。また、リテーナ218にはナット部218Aが設けられており、このナット部218Aには、後述するボルト26が螺合される。
The
フランジ215は、アウタ回転軸210の大径部210Bと磁路部材201および非磁性部材202との間に設けられている。フランジ215は、例えばアルミ材などの非磁性体からなる。これにより、電機子コイル104により発生した磁束が鉄材からなるアウタ回転軸210に漏れ磁束として流れてしまうことが防止される。
The
大径部210Bおよびフランジ215には、周方向に並んだ複数の挿通孔210B1、215Aがそれぞれ形成されており、これらの挿通孔210B1、215Aには非磁性体ボルト219が挿通されている。非磁性部材202には挿通孔202Aが形成されており、この挿通孔202Aには非磁性体ボルト219が挿通されている。
A plurality of insertion holes 210B1 and 215A arranged in the circumferential direction are respectively formed in the
非磁性体ボルト219は、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂等の磁束を通さない非磁性体で構成されている。このため、アウタロータ200は、各ポールピース部201A(図1参照)が磁気的に独立し、非磁性体ボルト219を磁性体で構成した場合と比べて各ポールピース部201Aによるパーミアンス変動(突極比)を大きくすることができる。これにより、回転電機1におけるトルク密度が向上する。
The
また、非磁性体ボルト219が非磁性体で構成されるため、ギャップ中に発生する高調波磁束に起因して非磁性体ボルト219内で発生する渦電流、および非磁性体ボルト219間で発生する渦電流による損失を低減することができる。
Further, since the
円筒軸214は、磁路部材201および非磁性部材202の軸線方向の他端部側(図3中、左端側)に設けられており、この円筒軸214には、非磁性体ボルト219の軸線方向の他端部が螺合される雌ねじ214Aが形成されている。
The
円筒軸214は、例えば非磁性体のステンレスで構成されている。これにより、電機子コイル104により発生した磁束が円筒軸214を介して外部に漏れ磁束として流れてしまうことが防止される。
The
アウタロータ200において、非磁性体ボルト219を軸線方向の他端部側から大径部210Bの挿通孔210B1、フランジ215の挿通孔215A、非磁性部材202の挿通孔202Aに順次挿通し、円筒軸214の雌ねじ214Aに螺合することで、磁路部材201および非磁性部材202の軸線方向の一端部側(図3中、右端側)にフランジ215およびアウタ回転軸210が固定されるとともに、磁路部材201および非磁性部材202の軸線方向の他端部側に円筒軸214が固定される。
In the
(インナロータ)
図3、図5において、インナロータ300は鉄材からなるインナ回転軸310を備えている。このインナ回転軸310の外周部には、軸線方向の一端部側から他端部側に向かって、バランスプレート311、スペーサ312、ロータ巻線330、スペーサ314、ダイオードホルダ315、バランスプレート316、Uナット317、リテーナ318、レゾルバロータ319、レゾルバリング320が設けられている。
(Inner rotor)
3 and 5, the
バランスプレート311は、鉄材を円環状に形成したものからなり、内周縁部でインナ回転軸310の鍔部によって軸線方向に位置決めされている。バランスプレート311は、ロータ巻線330の軸線方向の一端部側(図3中、右端側)からスペーサ312を介してロータ巻線330を支持している。
The
スペーサ312は、ロータ巻線330の軸線方向の一端部とバランスプレート311との間に介装されている。スペーサ312は、回転軸1Cを中心とした径方向がロータ巻線330の径方向より小さく形成されており、ロータ巻線330とバランスプレート311との間に空間を形成している。スペーサ312は、アルミ材を円環状に形成したものからなる。バランスプレート311およびスペーサ312は、ロータ巻線330と一体回転するようにインナ回転軸310に対して回り止めされている。
The
バランスプレート316は、鉄材を円環状に形成したものからなり、内周縁部でUナット317によって軸線方向に位置決めされている。バランスプレート316は、ロータ巻線330の軸線方向の他端部側(図3中、左端側)からダイオードホルダ315およびスペーサ314を介してロータ巻線330を支持している。
The
スペーサ314は、ロータ巻線330の軸線方向の他端部とダイオードホルダ315との間に介装されている。スペーサ314は、ロータ巻線330より回転軸1Cを中心とした径方向の寸法が小さく形成されており、ロータ巻線330とダイオードホルダ315との間に空間を形成している。スペーサ314は、アルミ材を円環状に形成したものからなる。
The
ダイオードホルダ315は、円環状に形成された回路基板からなり、前述のダイオードD1〜D4を保持している。バランスプレート316、ダイオードホルダ315およびスペーサ314は、ロータ巻線330と一体回転するようにインナ回転軸310に対して回り止めされている。
The
Uナット317は、内周面に図示しない雌ねじが形成されており、インナ回転軸310の外周面に形成された図示しない雄ねじに螺合している。Uナット317がインナ回転軸310に螺合することで、ロータ巻線330は、スペーサ312、314およびダイオードホルダ315を介してバランスプレート311、316により軸線方向の両側から挟まれた状態で、インナ回転軸310に対して軸線方向および回転方向に固定される。
The
リテーナ318は、円環状に形成されており、その内縁部の軸線方向の他端部側(図3中、左端側)の側面で、後述するラジアルボールベアリング23の外輪を支持している。また、リテーナ318の外縁部の軸線方向の一端部側(図3中、右端側)には、ナット部318Aが設けられており、このナット部318Aには、後述するボルト25が螺合される。
The
(ケースを含めた全体構造)
図3において、回転電機1はケース10を備えており、このケース10の内部に前述のステータ100、アウタロータ200およびインナロータ300を収容している。
(Overall structure including case)
In FIG. 3, the rotating
ケース10は、軸線方向の一端部側から他端部側に向かって、第1フランジ11、第1スペーサ12、第1ケース13、第2ケース14、第2スペーサ15、第2フランジ16を備えている。
The
第1ケース13は、円盤状のプレート部13Aと、このプレート部13Aの外縁部の他端部側に連続する円筒状の円筒部13Bとからなる。プレート部13Aの中心部には貫通孔13Cが形成されており、この貫通孔13Cにはアウタ回転軸210の小径部210Aが貫通している。
The
円筒部13Bの内周面にはステータ100が固定されている。また、円筒部13Bは、アウタロータ200の磁路部材201および非磁性部材202と、インナロータ300のロータコア301およびロータ巻線330とに径方向で対向している。
A
このように、円筒部13Bの径方向内方には、回転電機1の主要部であるステータ100と、アウタロータ200の磁路部材201および非磁性部材202と、インナロータ300のロータコア301およびロータ巻線330とが収容されている。
Thus, on the radially inner side of the
貫通孔13Cにはラジアルボールベアリング21が設けられている。ラジアルボールベアリング21は、第1ケース13のプレート部13Aに軸線方向の一端部からボルト26を挿通してリテーナ218のナット部218Aに螺合することで、軸線方向に位置決めされる。第1ケース13のプレート部13Aは、このラジアルボールベアリング21を介してアウタ回転軸210の小径部210Aを回転自在に支持している。
A
また、貫通孔13Cにはレゾルバセンサ31が固定されている。一方、アウタ回転軸210の小径部210Aには、レゾルバセンサ31と径方向で対向するように、円環状のレゾルバロータ220が設けられている。レゾルバロータ220は、レゾルバリング221によってアウタ回転軸210の小径部210Aに一体回転自在に固定されている。
A
レゾルバセンサ31は、レゾルバロータ220の回転角を検出することで、アウタロータ200の回転角を検出している。
The
第2ケース14は、円筒状の外筒部14Aと、この外筒部14Aの内周側に配置された円筒状の内筒部14Bと、外筒部14Aおよび内筒部14Bの軸線方向の他端部側に連続する円盤状のプレート部14Cとを有している。
The
第1ケース13と第2ケース14は、第1ケース13の円筒部13Bと第2ケース14の外筒部14Aとを軸線方向に付き合わせて図示しないボルトで締結することにより、ステータ100、アウタロータ200およびインナロータ300を収容した状態で連結されている。
The
外筒部14Aは、アウタロータ200の円筒軸214の軸線方向の他端部と径方向に対向しており、ラジアルボールベアリング22を介して、円筒軸214を回転自在に支持している。
The
ここで、本実施の形態のアウタロータ200は、磁路部材201および非磁性部材202が軸線方向の一端部側でアウタ回転軸210の大径部210Bに固定された、カップ型構造となっている。
Here, the
このようなカップ型構造のアウタロータ200を、第1ケース13に対して例えば片持ち支持させると、固有振動が発生した場合や、アウタロータ200に作用する電磁吸引力とアウタロータ200の固有振動とが共振して過大な力が作用した場合に、電磁振動が大きくなってしまう。また、アウタロータ200が偏心駆動した場合には、片持ち支持しているラジアルボールベアリングに過大な負荷がかかり、そのラジアルボールベアリングの耐久性に影響を与えてしまう。
When the cup-shaped
そこで、本実施の形態では、アウタロータ200の軸線方向の他端部側、すなわち円筒軸214を、アウタ回転軸210を支持しているラジアルボールベアリング21よりも回転軸1Cを中心とした径方向の寸法が大きいラジアルボールベアリング22によって第2ケース14に対して支持する構成とした。
Therefore, in the present embodiment, the other end side in the axial direction of the
これにより、本実施の形態のアウタロータ200は、両持ち支持構造をとることができ、上述したような電磁振動の増大や、ラジアルボールベアリング21に対して偏心駆動による過大な負荷がかかることを防止することができる。
As a result, the
内筒部14Bの内周にはレゾルバセンサ32が固定されている。一方、インナ回転軸310には、レゾルバセンサ32と径方向で対向するように、円環状のレゾルバロータ319が設けられている。レゾルバロータ319は、レゾルバリング320によってインナ回転軸310に一体回転自在に固定されている。
A
レゾルバセンサ32は、レゾルバロータ319の回転角を検出することで、インナロータ300の回転角を検出している。
The
内筒部14Bの軸線方向の一端部の内周にはラジアルボールベアリング23が設けられている。ラジアルボールベアリング23は、内筒部14Bに軸線方向の他端部からボルト25を挿通してリテーナ318のナット部318Aに螺合することで、軸線方向に位置決めされる。第2ケース14の内筒部14Bは、ラジアルボールベアリング23を介してインナ回転軸310を回転自在に支持している。
A
アウタ回転軸210の大径部210Bの内周にはラジアルボールベアリング24が設けられている。大径部210Bは、ラジアルボールベアリング24を介してインナ回転軸310の一端部を回転自在に支持している。
A
第1スペーサ12には貫通孔12Aが形成されており、この貫通孔12Aは、レゾルバセンサ31から延びる配線31Aが貫通している。また、第1スペーサ12は、第1ケース13と第1フランジ11との間に介装されることで、配線31Aが通過する空間を第1ケース13と第1フランジ11との間に確保している。
A through
第2スペーサ15には貫通孔15Aが形成されており、この貫通孔15Aは、レゾルバセンサ32から延びる配線32Aが貫通している。また、第2スペーサ15は、第2ケース14と第2フランジ16との間に介装されることで、配線32Aが通過する空間を第2ケース14と第2フランジ16との間に確保している。
A through-
第1ケース13の軸線方向の一端部側には、円筒状の第1スペーサ12を介して、図示しないボルトにより第1フランジ11が固定されている。第1フランジ11は、第1ケース13より回転軸1Cを中心とした径方向の寸法が大きいフランジ形状に形成されており、図示しないボルトにより車両の車体に固定される。
The
第1フランジ11の内周側において、アウタ回転軸210の小径部210Aの軸線方向の一端部にはカップリング33が設けられている。アウタ回転軸210の小径部210Aには、カップリング33を介して、例えば図示しない車両の駆動軸が連結される。アウタ回転軸210の回転は、このカップリング33を介して車両の駆動軸に伝達される。
On the inner peripheral side of the
第2ケース14の軸線方向の他端部側には、円筒状の第2スペーサ15を介して、図示しないボルトにより第2フランジ16が固定されている。第2フランジ16は、第2ケース14より回転軸1Cを中心とした径方向の寸法が大きいフランジ形状に形成されており、図示しないボルトにより車両の車体に固定される。
On the other end side in the axial direction of the
第2フランジ16の内周側において、インナロータ300のインナ回転軸310の軸線方向の他端部にはカップリング34が設けられおり、このカップリング34の他端部には、例えば、車両の図示しないエンジンの出力軸が連結される。インナ回転軸310には、このカップリング34を介してエンジンの回転が伝達される。
なお、本実施の形態の回転電機1では、アウタ回転軸210に車両の駆動軸が連結され、インナ回転軸310にエンジンの出力軸が連結されるが、他の実施の形態の回転電機として、アウタ回転軸210にエンジンの出力軸が連結され、インナ回転軸310に車両の駆動軸が連結されてもよい。
On the inner peripheral side of the
In the rotating
(インシュレータについて)
このように構成された回転電機1は、インナロータ300がエンジンの出力軸に直結される場合、エンジンの振動が出力軸を伝ってインナロータ300に伝達され、インナロータ300のロータ巻線330が振動する。特に、ロータ巻線330は共振が発生した場合に大きく振動する。
(About insulators)
In the rotary
ロータ巻線330が振動すると、電磁鋼板からなるロータティース302との間でロータ巻線330の皮膜が擦れて破れるおそれがある。ロータ巻線330の皮膜が破れるとロータ巻線330が地絡してしまう。
When the rotor winding 330 vibrates, the film of the rotor winding 330 may be rubbed and broken with the
そこで、本実施形態では、図6において、インナロータ300は、ロータティース302とロータ巻線330との間に、電気絶縁性を有する樹脂等からなるインシュレータ340を備えている。
Therefore, in the present embodiment, in FIG. 6, the
このインシュレータ340は、予めロータ巻線330を外側に巻き回した状態で保持し、ロータティース302ごとに装着される。これにより、ロータ巻線330がロータティース302に直接接触することがなくなるため、ロータ巻線330の皮膜がロータティース302との間で擦れて破れることが防止される。本実施形態では、ロータティース302は、従来の回転電機のロータティースのように先端の鍔部を備えておらず、先端部と基部とで断面形状が等しいか、緩やかに拡大するように形成されている。
The
これにより、ステータ100で発生してインナロータ300の誘導コイルIに鎖交する磁束のうち、インナロータ300の回転に同期せずに変動する非同期磁束がロータティース302の鍔部により遮られることが防止され、効率よく誘導コイルIに誘導電流を発生させることができる。また、ロータティース302にインシュレータ340を径方向外方から装着できる。
As a result, out of the magnetic flux generated in the
以下、インシュレータ340の詳細な構成について説明する。図7、図8において、インシュレータ340は、ロータ巻線330が巻き回される軸となる筒部341と、この筒部341のロータ径方向外側端部に設けられた鍔部342とを有する。
Hereinafter, a detailed configuration of the
筒部341のロータ径方向外側には鍔部342と隙間を隔てて誘導コイルIが巻き回されている。筒部341のロータ径方向内周側には界磁コイルFが巻き回されている。
An induction coil I is wound around the outer side of the
筒部341には、矩形断面形状の嵌合孔341Aが設けられており、この嵌合孔341Aは、ロータティース302が隙間無く嵌合可能な寸法に形成されている。
The
鍔部342は、筒部341のロータ径方向外側の端部からインナロータ300の外周面に沿うように周方向に延出して形成されている。また、鍔部342は軸線方向にも延出しており、この延出する部分は、周方向の長さよりも軸線方向の長さが大きく形成されている。
The
このインシュレータ340は、誘導コイルIと界磁コイルFが巻き回されたカセットボビンの状態で、嵌合孔341Aにロータティース302を嵌合することによって、径方向外方からロータティース302に装着される。
The
このように、インシュレータ340は、ロータ巻線330が巻き回された状態でロータコア301のロータティース302に対して径方向外方からロータティース302ごとに装着自在であり、いわゆるカセットボビンの構造となっているため、ロータ巻線330の皮膜が保護されるという効果に加えて、インナロータ300の組み付け性が向上するという効果も奏する。
In this manner, the
本実施形態では、インシュレータ340は、誘導コイルIを巻く領域と界磁コイルFを巻く領域とを仕切る中間リブ343を有している。この中間リブ343は、鍔部342と同様に筒部341からスロット303に延出するように形成されている。
In the present embodiment, the
また、インシュレータ340は、中間リブ343よりも回転軸1C側に内側リブ344を有している。内側リブ344は、筒部341のロータ径方向内周部から、鍔部342と同様にスロット303に延出するように形成されており、界磁コイルFを巻く領域を仕切っている。
Further, the
(保持部材について。)
このように構成された回転電機1において、インナロータ300が回転するとき、インシュレータ340に配置されたロータ巻線330には大きな遠心力が作用するため、ロータ巻線330が遠心力によって径方向外方に位置ずれしたり意図せず飛び出したりすることを防止する必要がある。そこで、インナロータ300は、遠心力に抗してロータ巻線330を支持するT字形状の保持部材350を備えている。
(About the holding member.)
In the rotating
図9、図10において、保持部材350は、T字状の断面形状に形成されており、インナロータ300のスロット303内に配置されている。
9 and 10, the holding
保持部材350は、インナロータ300の隣接し合うロータティース302の間に配置され、このロータティース302側で支持される支持部352と、支持部352と接続しロータティース302の間の回転軸1C側の底部で支持される脚部351とを有する。
The holding
支持部352は板状に形成されており、脚部351の径方向外側の端部から周方向両側に梁状に伸びている。脚部351は板状に形成されており、径方向に延びている。脚部351は、ロータコア301の軸線方向の全長とほぼ同じか、またはこの軸線方向の全長よりも少し短い長さを有する。
The
また、脚部351には板状のスリット挿入部353が設けられており、このスリット挿入部353は、脚部351の径方向内側の端部から周方向両側に伸びている。スリット挿入部353は、支持部352よりも短く形成されている。
The
図9、図11において、保持部材350は、ロータティース302に装着されたインシュレータ340間に配置されている。具体的には、インナロータ300のロータコア301において、スロット303の底部にはスリット304が形成されており、このスリット304は、周方向に直線状に延びるとともに、その中央部でスロット303に開口している。
9 and 11, the holding
このスリット304には、保持部材350の脚部351のスリット挿入部353が軸線方向から挿入されて保持される。このように、脚部351のスリット挿入部353を支持するためのスリット304を、ロータ巻線330が配置されるスロット303ではなくスロット303の底部のロータコア301に形成したことで、磁気回路に悪影響を与えず、かつ、ロータ巻線330の占有率を低下させることがない。
In this
また、隣り合うロータ巻線330の間には隙間が形成されており、この隙間には保持部材350の脚部351が軸線方向から挿入される。
Further, a gap is formed between
さらに、ロータ巻線330の誘導コイルIとインシュレータ340の鍔部342との間には隙間が形成されており、この隙間には保持部材350の支持部352が軸線方向から挿入される。
Further, a gap is formed between the induction coil I of the rotor winding 330 and the
このように、保持部材350の脚部351、支持部352およびスリット挿入部353は、非常に狭い隙間に挿入される。このため、保持部材350は、組み付けの際は薄く柔軟性のある状態で隙間に挿入できることが要求され、隙間への挿入後は、遠心力に抗してインシュレータ340を保持可能な剛性と強度が要求される。
Thus, the
このような相反する要求を満たすため、保持部材350は、図10に示すように、2枚のシート状の絶縁紙をコの字型に成形した後、背中合わせになるように熱溶着で張り合わせたものを基材とし、この基材にワニスや樹脂等の液状の固化材を含浸させて固化させたものから構成される。
In order to satisfy such conflicting requirements, the holding
絶縁紙は、ワニスや樹脂等の液状の固化材を毛細管効果によって吸引可能なように、繊維質または多孔質の材料から構成されている。絶縁紙としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)からなる繊維状のシート(いわゆるPET紙)の両面に、アラミド樹脂からなる繊維状のシート(いわゆるアラミド紙)を接着剤で張り合わせて構成された多層ラミネート構造の絶縁紙を用いることができる。このようにすることで、毛細管効果に加えて、絶縁性、耐熱性および機械強度を絶縁紙に与えることができる。また、絶縁紙として、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂を用いてもよい。 The insulating paper is made of a fibrous or porous material so that a liquid solidified material such as varnish or resin can be sucked by a capillary effect. Insulating paper is a multi-layer laminate structure in which a fibrous sheet (so-called aramid paper) made of aramid resin is bonded to both sides of a fibrous sheet (so-called PET paper) made of PET (polyethylene terephthalate) with an adhesive. Insulating paper can be used. By doing in this way, in addition to a capillary effect, insulation, heat resistance, and mechanical strength can be given to insulating paper. Further, PPS (polyphenylene sulfide) resin may be used as the insulating paper.
保持部材350の準備工程では、保持部材350を構成する2枚の絶縁紙は、熱溶着による張り合わせにより、前述の各隙間に挿入可能な柔軟性を維持したままT字形に形成される。
In the preparation process of the holding
そして、保持部材350の組み付け工程では、保持部材350の絶縁紙は、図12に示すように、ロータコア301の各ロータティース302に軸線方向の他端部側から嵌め込まれる。その後、絶縁紙にワニスや樹脂等の液状の固化材を封入する。この液状の固化剤は、保持部材350の脚部351、支持部352およびスリット挿入部353が挿入される隙間が非常に狭いことによる毛細管効果によって、各隙間に行き渡る。そして、液状の固化剤は、絶縁紙が有する毛細管効果によって絶縁紙に吸引される。その後、液状の固化材が固まることで、保持部材350は十分な剛性と強度を有した部材になる。
In the assembling process of the holding
ここで、ワニスや樹脂等の液状の固化剤は、ロータ巻線330の固定にも用いられるものである。ロータ巻線330は、予めインシュレータ340に巻き回された状態でロータティース302に装着された後、インシュレータ340間に液状の固化材を注入することで固定される。したがって、保持部材350への液状の固化剤の注入工程と、ロータ巻線330への液状の固化剤の注入工程は、1つの工程として同時に行うことができる。
Here, the liquid solidifying agent such as varnish or resin is also used for fixing the rotor winding 330. The rotor winding 330 is fixed by injecting a liquid solidified material between the
液状の固化剤の固化後の保持部材350において、支持部352は、固化材によってインシュレータ340の鍔部342と誘導コイルIの外周面とに固定され、鍔部342と誘導コイルIの外周面側との間で支持される。
In the holding
また、脚部351のスリット挿入部353は、固化材によってインナロータ300のスロット303の底部に形成されたスリット304に固定され、このスリット304で支持される。
Further, the
このように、隣り合うロータ巻線330の隙間に挿入された脚部351での固化材による保持力だけでなく、インシュレータ340の鍔部342と誘導コイルIの外周面での保持力と、脚部351とスリット挿入部353での保持力により、保持部材350とロータ巻線330をインナロータ300に保持できる。
Thus, not only the holding force by the solidified material at the
このため、保持部材350が遠心力に抗してインシュレータ340とロータ巻線330を強固に保持することができ、インシュレータ340に巻いたロータ巻線330が遠心力によって位置ずれすることが防止される。
For this reason, the holding
また、絶縁紙を成形と熱溶着後の柔軟性のある状態で隙間に挿入できるため、挿入作業を含む組み付け工程を良好に円滑に行うことができる。 In addition, since the insulating paper can be inserted into the gap in a flexible state after molding and heat welding, the assembling process including the inserting operation can be performed smoothly and smoothly.
また、保持部材350が絶縁紙からなるため、樹脂やワニス等の液状の固化材を絶縁紙に封入する際に、絶縁紙が毛細管効果により固化材を吸引して固まることで保持部材350の強度を向上できる。
Further, since the holding
また、絶縁紙の毛細管効果を利用することで、絶縁紙がワニスや樹脂等の液状の固化剤を吸引して固まるため、保持部材350を強度を有した部材にすることができ、低コストで保持部材350の強度を向上できる。
In addition, by utilizing the capillary effect of the insulating paper, the insulating paper is solidified by sucking a liquid solidifying agent such as varnish or resin, so that the holding
以上のように説明した回転電機1の作用効果について説明する。本実施形態の回転電機1において、保持部材350は、インナロータ300の隣接し合うロータティース302の間に配置され、このロータティース302側で支持される支持部352と、支持部352と接続しロータティース302の間の回転軸1C側の底部で支持される脚部351とを有する。
The effect of the rotary
そして、インナロータ300に巻かれるロータ巻線330は、ワニスや樹脂等の液状の固化材によって固定され、保持部材350は、液状の固化材を吸収可能な絶縁紙によって形成される。
The rotor winding 330 wound around the
この構成により、インナロータ300のロータ巻線330を液状の固化材によって固定するようにし、保持部材350を、液状の固化材を吸収可能な絶縁紙によって形成することによって、絶縁紙に吸収された液状の固化材が固化するため、コイルと保持部材350とを一体に保持し、インナロータ300のスロット303からの意図しないロータ巻線330の飛び出しを保持部材350により防止できる。
With this configuration, the rotor winding 330 of the
また、絶縁紙に吸収された固化材が固化することで保持部材350の強度を向上できるため、保持部材350の厚みを薄くし、液状の固化材によってコイルと保持部材350とを一体に保持できるので、インナロータ300におけるロータ巻線330の占有率を確保してトルクの低下を抑制できる。
Further, since the strength of the holding
この結果、インナロータ300のロータ巻線330の占有率を確保してトルクの低下を抑制しつつ、インナロータ300のスロット303からの意図しないロータ巻線330の飛び出しを保持部材350により防止することができる。
As a result, it is possible to prevent the holding
また、本実施形態の回転電機1において、インナロータ300は、コイルの巻かれたインシュレータ340がロータティース302ごとに装着され、保持部材350は、ロータティース302に装着されたインシュレータ340間に配置され、ロータ巻線330は、ロータティース302に装着されたインシュレータ340間に液状の固化材を注入して固定される。
Further, in the rotating
この構成により、保持部材350への固化剤の注入工程と、ロータ巻線330への液状の固化剤の注入工程を、1つの工程として同時に行うことができる。
With this configuration, the step of injecting the solidifying agent into the holding
また、本実施形態の回転電機1において、インシュレータ340は、インナロータ300の外周面に沿って形成される鍔部342を有し、保持部材350の支持部352は、インシュレータ340の鍔部342と誘導コイルIの外周面側との間で支持され、保持部材350の脚部351は、インナロータ300のスロット303の底部に形成されたスリット304で支持される。
Further, in the rotating
この構成により、隣り合うロータ巻線330の隙間に挿入された脚部351での固化材による保持力だけでなく、インシュレータ340の鍔部342と誘導コイルIの外周面での保持力と、脚部351とスリット挿入部353での保持力により、保持部材350とロータ巻線330をインナロータ300に保持できる。
With this configuration, not only the holding force by the solidified material at the
このため、保持部材350が遠心力に抗してインシュレータ340とロータ巻線330を強固に保持することができ、インシュレータ340に巻いたロータ巻線330が遠心力によって位置ずれすることが防止される。
For this reason, the holding
本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 While embodiments of the invention have been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of the invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
本実施形態の回転電機1は、ラジアルギャップ構造のインナーロータタイプであるが、アキシャルギャップ構造またはアウタロータ構造であってもよい。また、各コイルには、銅線、アルミ導体、リッツ線を用いることができる。また、磁路部材201やロータコア301には、積層電磁鋼板に代えて、軟磁性複合材料であるSMC(Soft Magnetic Composite)コアを用いることができる。また、回転電機1は、ハイブリッド車両のみでなく、風力発電機、工作機械等の他の産業分野にも適用することができる。
The rotary
1...回転電機、1C...回転軸、100...ステータ、104...電機子コイル、300...インナロータ(ロータ)、302...ロータティース(突極部)、304...スリット、330...ロータ巻線(コイル)、340...インシュレータ、342...鍔部、350...保持部材、351...脚部、352...支持部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記磁束が鎖交するコイルの巻かれる複数の突極部が周方向に並列されているロータと、を備える回転電機であって、
前記ロータの隣接し合う突極部の間に配置される絶縁紙を備え、
前記絶縁紙は、前記突極部側で支持される支持部と、前記支持部と接続し前記突極部の間の回転軸側の底部で支持される脚部とを有し、
前記ロータに巻かれるコイルは、液状の固化材によって固定され、
前記絶縁紙は、周方向に隣接する前記ロータに巻かれるコイルの間に配置されて、前記固化材により、周方向に隣接する前記ロータに巻かれるコイルそれぞれの周方向側面と前記脚部とが固定されていることを特徴とする回転電機。 A stator having an armature coil that generates magnetic flux when energized;
A rotating electric machine comprising: a rotor in which a plurality of salient pole portions wound with coils in which the magnetic flux is linked are arranged in the circumferential direction ;
Comprising an insulating paper that will be disposed between the salient poles adjacent each other of said rotor,
The insulating paper has a support part supported on the salient pole part side, and a leg part connected to the support part and supported on the bottom part on the rotating shaft side between the salient pole parts ,
The coil wound around the rotor is fixed by a liquid solidifying material,
The insulating paper is disposed between coils wound around the rotor adjacent in the circumferential direction, and the circumferential side surface and the leg portion of each coil wound around the rotor adjacent in the circumferential direction are arranged by the solidifying material. A rotating electric machine characterized by being fixed .
前記絶縁紙は、前記突極部に装着されたインシュレータ間に配置され、
前記コイルは、前記突極部に装着されたインシュレータ間に前記固化材を注入して固定され、
前記インシュレータは、前記ロータの外周面に沿って形成される鍔部を有し、
前記絶縁紙の支持部は、前記固化材により、前記インシュレータの鍔部と前記コイルの外周面側との間に固定されていることを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The rotor is equipped with an insulator wound with the coil for each salient pole part,
The insulating paper is disposed between insulators attached to the salient pole parts,
The coil is fixed by injecting the solidified material between insulators mounted on the salient pole parts ,
The insulator has a flange formed along the outer peripheral surface of the rotor,
The supporting portion of the insulating paper, by the solidifying agent, the rotary electric machine according to claim 1, characterized that you have been fixed between the outer peripheral surface of the insulator the coil and the flange portion of the.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015171358A JP6593038B2 (en) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | Rotating electric machine |
CN201610740577.5A CN106487181B (en) | 2015-08-31 | 2016-08-26 | Rotating electric machine |
DE102016216165.2A DE102016216165A1 (en) | 2015-08-31 | 2016-08-29 | ROTATING ELECTRIC MACHINE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015171358A JP6593038B2 (en) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | Rotating electric machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017050941A JP2017050941A (en) | 2017-03-09 |
JP6593038B2 true JP6593038B2 (en) | 2019-10-23 |
Family
ID=58011520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015171358A Active JP6593038B2 (en) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | Rotating electric machine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6593038B2 (en) |
CN (1) | CN106487181B (en) |
DE (1) | DE102016216165A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11218058B2 (en) | 2018-10-31 | 2022-01-04 | Hamilton Sundstrand Corporation | Winding separators |
CN109728708B (en) * | 2018-12-19 | 2020-08-07 | 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) | High-temperature superconducting motor |
KR102173625B1 (en) * | 2019-01-21 | 2020-11-03 | (주)항남 | Motor core with three split stacked cores |
CN110154323A (en) * | 2019-05-13 | 2019-08-23 | 神通科技集团股份有限公司 | The plastic carcasing method of L shape insulating paper and producing device |
WO2023232532A1 (en) * | 2022-06-03 | 2023-12-07 | Robert Bosch Gmbh | Rotor of an electric machine |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB910297A (en) * | 1960-05-12 | 1962-11-14 | Chrysler Corp | Coil coating method |
JP2005224081A (en) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Tamagawa Seiki Co Ltd | Winding insulation structure |
DE102006003498A1 (en) * | 2006-01-24 | 2007-08-09 | Robert Bosch Gmbh | Electrical machine construction unit for electrical insulation of neighboring coils, has construction unit comprising isolation section, and connecting section is arranged at front side of insulation section |
US7880424B2 (en) * | 2006-09-28 | 2011-02-01 | Denso Corporation | Rotary electric apparatus having rotor with field winding inducing current therethrough for generating magnetic field |
JP5281822B2 (en) * | 2008-05-21 | 2013-09-04 | 山洋電気株式会社 | Stator for rotating electrical machine |
JP5911712B2 (en) * | 2011-12-01 | 2016-04-27 | 株式会社東芝 | Rotating electric machine stator, rotating electric machine, and automobile |
DE202012000842U1 (en) * | 2012-01-26 | 2012-02-03 | Continental Automotive Gmbh | Rotor for a rotating electric machine and electric motor |
EP2807728B1 (en) * | 2012-01-26 | 2016-09-28 | Continental Automotive GmbH | Rotor for a rotating electric machine |
BR112014021797A2 (en) * | 2012-03-07 | 2021-06-01 | Dupont Teijin Advanced Papers (Japan), Ltd. | motor coil, method for producing the motor coil, motor, motor-generator and power generator |
JP5742804B2 (en) * | 2012-09-06 | 2015-07-01 | トヨタ自動車株式会社 | Rotating electric machine rotor and rotating electric machine |
-
2015
- 2015-08-31 JP JP2015171358A patent/JP6593038B2/en active Active
-
2016
- 2016-08-26 CN CN201610740577.5A patent/CN106487181B/en active Active
- 2016-08-29 DE DE102016216165.2A patent/DE102016216165A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017050941A (en) | 2017-03-09 |
DE102016216165A1 (en) | 2017-03-02 |
CN106487181B (en) | 2019-01-15 |
CN106487181A (en) | 2017-03-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6977556B2 (en) | Rotating machine | |
JP6561692B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP6544151B2 (en) | Electric rotating machine | |
US20210234415A1 (en) | Rotating electric machine | |
JP6593038B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP5860782B2 (en) | Rotating electric machine and manufacturing method thereof | |
JP6485102B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP6569396B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP6668844B2 (en) | Rotating electric machine | |
US20200052639A1 (en) | Control apparatus and vehicle drive system | |
WO2013080275A1 (en) | Rotor for rotating electrical machine, and rotating electrical machine provided with said rotor | |
WO2018051938A1 (en) | Rotating electrical machine | |
JP2008278649A (en) | Axial gap rotary electric machine and field magnetic element | |
JP2013115899A (en) | Rotor of permanent magnet type motor, manufacturing method of the same, and permanent magnet type motor | |
JP2013207946A (en) | Rotary electric machine | |
JP2017050942A (en) | Rotary electric machine | |
JP6561693B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP6555019B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP2017121108A (en) | Rotary electric machine | |
JP6485073B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP2019080375A (en) | Rotary electric machine | |
JP2014197957A (en) | Multi-gap type synchronous motor | |
JP2005130685A (en) | Permanent magnet electric motor with annular stator coil | |
WO2014188505A1 (en) | Rotating electric machine | |
JP2018011426A (en) | Rotary electric machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180306 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190122 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190318 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190827 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190909 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6593038 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |